Атомный лазер - Atom laser
Атомный лазер представляет собой когерентное состояние распространяющихся атомов. Они созданы из конденсата атомов Бозе – Эйнштейна , которые выводятся связанными с использованием различных методов. Как и оптический лазер , атомный лазер представляет собой когерентный луч, который ведет себя как волна. Были некоторые аргументы в пользу того, что термин «атомный лазер» вводит в заблуждение. Действительно, «лазер» означает «усиление света за счет вынужденного испускания излучения», который не имеет особого отношения к физическому объекту, называемому атомным лазером, и, возможно, более точно описывает конденсат Бозе-Эйнштейна (БЭК). Терминология, наиболее широко используемая сегодня в сообществе, заключается в различении БЭК, обычно получаемой путем испарения в консервативной ловушке, от самого атомного лазера, который представляет собой распространяющуюся атомную волну, полученную путем извлечения из ранее реализованной БЭК. Некоторые текущие экспериментальные исследования пытаются получить атомный лазер напрямую из "горячего" пучка атомов без предварительного создания захваченного БЭК. [1]
Введение
Первый импульсный атомный лазер был продемонстрирован в Массачусетском технологическом институте профессором Вольфгангом Кеттерле и др. в ноябре 1996 года. Кеттерле использовала изотоп натрия и осциллирующее магнитное поле в качестве метода выходной связи, позволяя гравитации отталкивать частичные части, похожие на капающий кран (см. фильм во внешних ссылках).
С момента создания первого атомного лазера произошел резкий скачок в воссоздании атомных лазеров, наряду с различными методами связи по выходу и исследованиями в целом. Современный этап развития атомного лазера аналогичен этапу развития оптического лазера во время его открытия в 1960-х годах. С этой целью оборудование и методы находятся на начальной стадии разработки и все еще находятся в ведении исследовательских лабораторий.
Самый яркий атомный лазер был продемонстрирован на IESL-FORTH, Крит, Греция.
Физика
Физика атомного лазера аналогична физике оптического лазера. Основные различия между оптическим и атомным лазером заключаются в том, что атомы взаимодействуют друг с другом, не могут быть созданы, как фотоны, и обладают массой, в то время как фотоны не обладают (поэтому атомы распространяются со скоростью ниже скорости света). Ван - дер - ваальсовых взаимодействия атомов с поверхностей затрудняет сделать атомные зеркала , типичные для обычных лазеров.
Псевдопрерывно работающий атомный лазер был впервые продемонстрирован Теодором Хеншем , Иммануэлем Блохом и Тильманом Эсслингером в Институте квантовой оптики Макса Планка в Мюнхене. Они производят хорошо управляемый непрерывный пучок длительностью до 100 мс, тогда как их предшественник производил только короткие импульсы атомов. Однако это не является непрерывным атомным лазером, поскольку восполнение обедненного БЭК длится примерно в 100 раз дольше, чем продолжительность самого излучения (т.е. рабочий цикл составляет 1/100).
Приложения
Атомные лазеры имеют решающее значение для атомной голографии . Подобно обычной голографии , атомная голография использует дифракцию атомов. Длина волны Де Бройля атомов намного меньше длины волны света, поэтому атомные лазеры могут создавать голографические изображения с гораздо более высоким разрешением. Атомная голография может использоваться для проецирования сложных структур интегральных схем размером всего в несколько нанометров на полупроводники. Еще одно приложение, в котором атомные лазеры также могут выиграть, - это атомная интерферометрия . В атомном интерферометре атомный волновой пакет когерентно разделяется на два волновых пакета, которые следуют разными путями перед рекомбинацией. Атомные интерферометры, которые могут быть более чувствительными, чем оптические интерферометры, могут использоваться для проверки квантовой теории и иметь такую высокую точность, что они могут даже обнаруживать изменения в пространстве-времени. Это связано с тем, что длина волны де Бройля атомов намного меньше длины волны света, атомы обладают массой, и поскольку внутренняя структура атома также может быть использована.